Дыхательная активность микробного сообщества почвы и его функциональное разнообразие при смещении верхней границы леса в горах Северо-Западного Кавказа

В горных районах одним из заметных последствий современного изменения климата является продвижение лесного пояса на субальпийские и альпийские луга. Такая смена растительных сообществ сопряжена с изменением качества поступающих в почву растительных остатков, что в свою очередь может существенно повлиять на минерализационную активность (базальное дыхание, БД) и функциональное разнообразие (ФР) микробного сообщества почвы. Цель работы - оценить распределение микробных (БД, ФР) и химических (С, N, С/N, рН) свойств почвы (0-10 см) вдоль лесо-луговых трансект Северо-Западного Кавказа (Карачаево-Черкесская Республика) с заповедными и пастбищными режимами землепользования. Выявлено, что от леса к лугу значимо возрастает содержание С и N в почве (оба режима землепользования), pH и скорость БД (заповедник). Однако ФР микробного сообщества почвы, напротив, уменьшается от леса к лугу, что, по-видимому, обусловлено меньшим разнообразием органических соединений, поступающих в почву только с травянистыми остатками, чем в сочетании с лесной подстилкой. Двухфакторный дисперсионный анализ показал, что варьирование ФР, pH, C и N вдоль изученных лесо-луговых трансект связано в большей степени с типом растительности (14…39 % объясненной вариации), а С/N и БД - с режимом землепользования (33…36 % объясненной вариации). Таким образом, большее воздействие на минерализационную активность микробного сообщества почвы будет иметь изменение режима землепользования, чем смещение верхней границы леса.

MICROBIAL RESPIRATION AND FUNCTIONAL DIVERSITY OF SOIL MICROBIAL COMMUNITY UNDER TREELINE SHIFTS IN THE NORTHWESTERN CAUCASUS

In mountain areas, one of the noticeable results of modern climate change is rapid shift of treelines to subalpine and alpine meadows. Such vegetation shifts is associated with a change in quality of the plant residues entering the soils, which in turn can affect the mineralization activity (basal respiration) and functional diversity of the soil microbial community. Therefore, the study was aimed at assessing the soil microbial (basal respiration and functional diversity) and chemical (C, N, C/N, pH) properties (0-10 cm) along the reserved and grazed forest-meadow transects of the Northwestern Caucasus (Karachay-Cherkess Republic), as well as evaluating an effect of vegetation type and land use on variation of these soil properties. It was found that the C and N contents (for both land usees), pH and basal respiration (reserved slope) significantly increase from forest to meadow soils. In contrary, the microbial functional diversity decreased from forest to meadow soils, which might be due to less diverse organic compounds entering the soil only with grass residues than their combination with forest litter. Two-way ANOVA showed that soil microbial functional diversity, pH, C and N along the studied forest-meadow transects was mostly associated with vegetation type (14…39 % of the explained variation), and C/N and basal respiration - with land use (33…36 % of the explained variation). Thus, a land use change will have a more significant effect on the mineralization activity of soil microbial community than a treeline shifts.